“融合时代”即将来临？手机内置氮化镓有哪些优势

电子发烧友网报道（文/李诚）氮化镓作为第三代功率半导体，因其宽带隙和高热导率等特点，在电源、射频领域有着广泛的应用，近年来也逐渐开始进入消费类市场，成为手机领域中的重要革新材料，为手机的性能提升和创新提供了强有力的支持。
 
氮化镓在手机端的应用
 
在过去的几年中，由于成本的限制，氮化镓在消费类市场的应用一直处于探索阶段。然而，随着技术的成熟和整个产业链的不断完善，上游企业频繁扩大产能，使得氮化镓的成本逐渐下降。这一趋势也为氮化镓在消费类市场的应用创造了重要的突破口，同时在氮化镓快充技术的推动下，氮化镓充电器成为了消费者最早接触到的氮化镓产品。
 
随着氮化镓成本的进一步下探和技术的持续创新，如今氮化镓应用已不再局限于手机外设，开始向手机内部转移。
 
不论是4G还是5G时代，手机续航一直以来都是各大手机厂商攻克的重点。当然，通过增大电池能量密度和容量来提高手机续航是最直观且行之有效的方法，但面对手机内部有限的空间，电池体积不能无休止地增大。因此，手机快充技术得以快速普及。
 
当其它厂商还在以标配快充充电器解决手机续航问题时，OPPO、Realme、摩托罗拉等手机厂商已经开始从手机内部着手，并将氮化镓芯片成功导入手机内部，推出OPPO Reno 10、Realm GT2大师探索版、摩托罗拉Edge 40三款已经实现量产的机型。
 
据了解，OPPO、Realme、摩托罗拉三家手机厂商在手机端应用的氮化镓芯片，均来自国内芯片厂商英诺赛科。其中，摩托罗拉Edge 40和OPPO Reno 10采用的是内置VGaN的40V低压氮化镓芯片INN040W048A。Realm GT2大师探索版采用的是英诺赛科Bi-GaN系列芯片INN40W08。
 
从官方提供的资料显示，这些氮化镓芯片的导入主要是用于替代传统的硅基MOS，利用氮化镓MOS开关频率高、低导通阻抗的特性，降低手机在充、放电过程中的导通损耗，减少热量堆积，以顺应大功率快充技术在手机端应用的发展，变相提高手机快充的峰值充电维持时间，增强手机续航。
 
以上是目前实现量产的手机端氮化镓应用，从氮化镓的高击穿电场、高饱和速度特性来看，氮化镓可作为手机射频器件的理想材料。使用氮化镓材料制造的射频器件能够提供更高的工作频率、更低的噪声和更好的线性度，从而显著提升手机的通信和数据传输性能。
 
砷化镓为何未能取代氮化镓
 
相比常用的砷化镓，在射频领域中，氮化镓具有更高的瞬时带宽，这也意味着能够以更少的器件数量实现全波段和频道的覆盖。随着通讯频段向高频的不断迁移，基站和通信设备需要更高性能的放大器作为支持，氮化镓器件相比金属氧化物半导体和砷化镓的优势也会更为明显。
 
然而，目前主流的氮化镓射频器件通常采用价格较高的碳化硅材料作为衬底。虽然碳化硅具有高导热性和氮化镓在高频段下的大功率射频输出优势，能够更好地满足5G应用需求，但随着手机从4G向5G频段的转变，射频功率放大器的数量也在增加。
 
受制于氮化镓射频器件的成本影响，目前大多数手机仍选择采用砷化镓作为原材料，以实现成本与性能之间的平衡。这也是为什么氮化镓在手机射频领域尚未普及的原因之一。当然，随着技术的发展和成本的下降，氮化镓射频器件在手机领域应用的前景仍然值得期待。
 
结语
 
基于氮化镓卓越的电气特性，除了在充电和射频方面应用外，氮化镓还具有广泛的应用潜力，例如功率放大器、芯片设计、显示技术等领域。利用氮化镓的优势，手机制造商能够开发出更高效、稳定的电源系统，从而实现更持久的续航表现。
 
此外，氮化镓材料的高热导率和优异的功率处理能力，也为手机功率器件的设计提供了新的可能，使得手机可以实现更低功耗、更高效率的能量转换。
 
随着氮化镓技术的不断发展与成熟，相信不久的未来将会看到氮化镓在手机行业的广泛应用。将氮化镓融入手机将成为推动整个手机产业向前迈进的重要动力。